CONDITIONS DE SIMULATION



Géométrie



La géométrie considérée est composée de huit volumes distincts plus le profil  NACA 0015. La séparation en huit volumes est destinée à permettre de raffiner la grille en région pariétale sans pour autant imposer un nombre d’élément total trop élevé.




Modèle Physique

Cette étape est déterminante car elle conditionne tous les résultats ultérieurs. Le but initial étant de comparer nos résultats aux valeurs expérimentales en notre possession, nous avons pris pour base de simulation les conditions initiales de l'expérience. La vitesse à l'infini de l'écoulement est de l'ordre de 40 m/s soit environ Mach=0,12, toutefois nous simulons l'écoulement sur un profil d'aile mettant en jeu de forts gradients de pression, nous avons donc préféré traiter l'air comme un gaz parfait. Ce choix avait d'autre part l'avantage d'être compatible avec la condition aux limite Free Stream  qui semble être la condition la plus naturelle (au moins en entrée) pour ce type d'écoulements.

Les phénomènes thermiques ne sont pas prépondérants nous avons donc découplé les équations de la quantité de mouvement et de l'énergie (segregated flow).



Conditions aux Limites

- Faces latérales : Symétrie
- Limites du volume de contrôle : Pressure Far Field (FLUENT) ou Free Stream (STARCCM+)

- Jet : Velocity inlet

La condition Pressure Far Field est particulièrement adaptée aux écoulements autour d’un profil mais nécessite que les extrémités du domaine soient situées à une grande distance du profil, typiquement dix à vingt fois la corde, c’est le cas pour notre géométrie.
Dans notre cas la condition de symétrie est équivalente à une condition de périodicité car on n’étudiera que des injecteurs en forme de fente.

Sous FLUENT les conditions Velocity Inlet et Pressure Far Field sont incompatibles, ce n’est pas le cas sous STARCCM+ même si c’est fortement déconseillé. Nous avons utilisé ce type de condition car notre écoulement est très faiblement compressible.



Choix du Modèle de Turbulence

Notre choix du modèle de turbulence s’est porté sur le modèle k-ω SST car ce modèle à deux équations combine les avantages du k-ω classique et du k-ε. En effet il permet en général de bien simuler le comportement de la couche limite en cas de gradient de pression adverse et de décollement. De plus cette formulation utilise le modèle k-ε loin de la paroi ce qui permet d’éviter la trop grande sensibilité du k-ω aux propriétés de turbulence de l’écoulement infini amont.



Méthode de Maillage en Proche Paroi

La taille des éléments près de la paroi doit satisfaire certaines conditions dépendant du modèle de turbulence utilisé afin de simuler correctement le comportement de la couche limite. Ces conditions se traduisent par un critère sur la taille de la première maille exprimée en y+.

Cette distance adimensionnelle est défini comme :





Afin de pouvoir capter correctement la couche limite avec des modèles comme le k-ε ou le k-ω SST, la valeur de y+ doit être comprise entre
20 et 50 environ (dans la zone logarithmique)  tout autour du profil.




                                                                         SOMMAIRE                                                                        
IntroductionPhysiqueConditions de SimulationFLUENT - Mise en Place des SimulationsSTARCCM+ sans jet - STARCCM+ avec jet -  Conclusion